(報告出品方/作者:興業證券,王帥,余靜文)1、市場空間:高景氣賽道疊加,逆變器打開高速成長空間全球碳中和背景下光伏裝機快速提升。能源結構重塑是實現碳中和的重要路徑,通過改變能源結構,減少化石能源的使用,轉而使用太陽能、風能等可再生能源,可
(報告出品方/作者:興業證券,王帥,余靜文)
1、市場空間:高景氣賽道疊加,逆變器打開高速成長空間
全球碳中和背景下光伏裝機快速提升。能源結構重塑是實現碳中和的重要路徑, 通過改變能源結構,減少化石能源的使用,轉而使用太陽能、風能等可再生能源, 可以直接降低二氧化碳排放量。長期來看,根據國際可再生能源機構 IRENA 的研 究,可再生能源發電比例將從 2019 年的 34.7%提高到 2050 年的 90%,其中光伏 和風電占比達到 63%,全球光伏發電裝機從 2020 年的 760GW 增長到 2050 年的 14000GW。短期來看,中國、美國、歐盟等市場規模保持穩定增長,越南、印度、 巴西、澳大利亞等新型光伏市場需求激增,儲備項目充足,將成為未來 2-3 年拉 動全球光伏市場需求的新增長點,預計到2025年全球光伏裝機需求可達到391GW, 5 年復合增速超 20%。
光伏發電市場的蓬勃發展,逆變器出貨量不斷攀升。逆變器是光伏系統中的重要 組成設備,只占系統總成本 8%-10%,卻直接影響發電效率,運行穩定性和使用壽 命,在整個光伏發電系統中占有重要地位。據伍德麥肯茲發布的“2020 全球光伏逆 變器供應商市場排名”顯示,2020 年,全球光伏逆變器出貨量增至 185GW,同比 增長超過 40%。其中,亞太地區出貨量 100.92GW,與 2019 年相比增長了近 50%。 僅中國就占了全球出貨量的約 30%。由于逆變器出貨量與光伏新增裝機量完全相 關,未來隨著光伏發電市場的蓬勃發展,光伏逆變器出貨量將大幅增長。

光伏逆變器替換市場開啟,市場需求進一步提升。光伏組件的壽命一般是在 25 年, 而早期的逆變器作為電氣設備,其使用壽命只有 10-15 年。這意味著早期的光伏 項目已經進入了逆變器技改時期,隨著全球各地光伏裝機容量的大幅提升和原有 逆變器設備的老化,光伏逆變器替換需求將持續增長。根據 IHS Markit 預測,2021 年全球逆變器替換需求增長約 10GW,增長率 25%。歐洲光伏市場起步早,逆變 器替換市場已經開啟,德國、意大利等國家占EMEA地區市場需求占比超過70%, 預計中國、美國、印度逆變器替換市場需求也將陸續開啟,未來光伏逆變器替換 市場需求將穩步增長。
儲能系統是構建新型電網的重要基礎。隨著全球風光裝機量的不斷提升,新能源 在一次能源消費中的比重不斷增加。由于風光發電的隨機性與波動性,未來當風 光發電占比超過 30-40%時,大電網系統的頻率、電壓、功角穩定極限及高昂成本 決定了其消納新能源的天花板。儲能系統具有消峰填谷的作用,能夠有效平滑風 電光伏的出力曲線,減少棄風棄光,同時保障電網運營穩定性。2021 年 3 月,提出要構建以新能源為主體的新型電力系統,新能源+儲能將是未來能源供 給的重要方式。
全球積極政策推動儲能行業發展。2020-2021 年全球掀起了儲能發展的高潮,中 國、美國和歐洲占據 2020 年全球儲能市場主導地位,三者合計占全球新增投運總 規模的 86%,并且各自新增投運規模均突破吉瓦大關。政策方面,美國能源部(DOE) 發布了“儲能大挑戰路線圖”,歐盟委員會發布了“2030 電池創新路線圖”,均系統 提出了未來儲能發展戰略目標。中國發布了《加快推動新型儲能發展的指導意見》, 到 2025 年實現新型儲能從商業化初期向規?;l展轉變,裝機規模達 30GW 以 上。2021 年從國家到地方出臺與儲能相關的政策共約 300 多項,政策力度空前。 在規范儲能行業管理、推動適宜儲能發展的市場機制的建立、探索形成儲能價格機制、促進可再生能源與儲能協同等方面進行了頂層設計和政策推動,為儲能行 業的快速發展提供了有力的政策保障。
成本下降助力儲能市場化發展。儲能的成本主要包括電池、儲能變流器(PCS), 能量管理系統(EMS)在內的系統成本,以及 EPC,開發及并網成本。其中電化 學電池成本在儲能電站中的占比達到 60%。隨著鋰電池技術的逐步成熟,規模效 應的提升和電池壽命的增加,過去五年里,電池成本逐年下降,2020 年儲能系統 成本在 1.43 元/Wh,度電成本 0.55 元/Wh,預計到 2025 年,系統成本將降低到 0.71 元/Wh,度電成本 0.15 元/Wh,儲能系統的盈利能力將進一步提升。
儲能新市場即將爆發,儲能逆變器發展空間廣闊。根據中國能源研究會儲能專委 會/中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)的數據,2021 年全球電化學儲能市場預 計新增 8.37GW,同比增長 78%,累計裝機規模為 22.6GW,年增長率 58.7%,到 2025 年底,全球電化學儲能市場累計應用規模將為 138.6GW,五年內增長 10 倍,2021- 2025 年 CAGR 為 57.3%。中國 2021 年累計裝機規模將達到 6.6GW, 同比增長 102.3%,新增裝機 3.4GW,同比增速 114.5%,2021-2025 年復合增長率將超過 70%。 儲能市場快速增長背景下,儲能逆變器需求爆發,發展空間廣闊。
2025 年逆變器市場規模有望接近千億。疊加光伏及儲能兩方面的需求,按照 2025年全球光伏新增裝機 391GW,儲能新增裝機 47.8 GW 測算,預計 2025 年逆變器 新增市場規模可達 969 億元,市場空間快速成長。(報告來源:未來智庫)
2、技術趨勢:組串逆變器滲透率提升,光儲一體化成趨勢
光伏逆變器是光伏發電系統的核心部件,在光伏系統中占有重要地位。光伏逆變 器的主要作用是將光伏組件產生的可變直流電(DC)轉換為電能質量符合標準要 求得交流電(AC),然后輸送給本地負載或者接入電網,并且具備相關的保護功能。 光伏逆變器主要由功率轉化模塊、微機控制模塊、EMI 模塊、保護電路、監測模塊、人機交互模塊等組成,其發展過程依賴于電力電子技術,半導體技術和現代 控制技術的發展。
逆變器是光伏系統中的重要組成設備,只占系統總成本 8-10%,卻直接影響發電 效率,運行穩定性和使用壽命,在整個光伏發電系統中占有重要地位,逆變器根 據使用場景的不同有集中式逆變器,組串式逆變器,集散式逆變器和微型逆變器。
集中式逆變器:適用于地勢平坦地區大型地面電站。針對大型地面電站,根據地 形的不同可以選取集中式和組串式逆變器。對于地勢較為平坦的地區來說,集中 式逆變器依然是大型地面電站的主要解決方案。集中式逆變器采用集中 MPPT, 集中并網的方式,具有更成熟的技術,更低的初始投資成本,更友好的電網接入 和更低的運營維護成本。目前集中式逆變器朝著更大功率,更高集成度,更高電 壓等級發展,國內主流集中逆變器廠家均推出了 3.125 MW 的單機逆變器以及箱逆變一體機的集成方案,與 2.5MW 的方案相比,3.125MW 的方案可最大化的節 省系統成本,是光伏平價上網的有力保障。
大功率組串式逆變器:適用于丘陵地區地面電站。隨著電站類型的日益多樣,對 電站系統設計提出了更高的挑戰。組串逆變器相對于集中式逆變器的主要優勢在 于其多路 MPPT 功能,配置靈活,智能化程度高,一旦逆變器出現故障,對發電 量帶來的損失更小。針對丘陵、山地等地區,由于光伏組件的安裝方向會隨著地 勢的起伏而呈現出不同的角度,因此容易出現失配現象。組串式逆變器具有多路 最大功率電跟蹤(MPPT),能夠保證各一個光伏陣列的最大輸出功率,減少地面 不平造成的串聯失配損失,從而提高發電量。目前組串式大功率逆變器的主流功 率已經達到 250-350kW。
集散式逆變器:適用于大型地面電站。集散式逆變器功能介于集中式和組串式逆 變器之間,通過前置多個 MPPT 控制優化器,實現多路 MPPT 尋優功能,再進行 集中發電并網,通過分散跟蹤,集中并網的形式,增強系統電網適應性,集散式 逆變器目前市場份額較小。
小功率組串式逆變器:適用于分布式電站。分布式電站包括工商業分布式電站和 戶用分布式電站。工商業分布式光伏項目是就地開發、就近利用且單點并網裝機 容量小于 6 兆瓦的各類分布式光伏發電項目,戶用分布式主要指的是以家庭為主 的小型光伏電站,多建于居民屋頂之上,通常單個項目裝機容量不超過 5kW。我 國的戶用光伏電站有“自發自用,余電上網”和“全額上網”兩種的模式。戶用相對 于地面電站,其裝機容量較小,因此多使用功率較小的組串式逆變器。分布式電 站容易出現陰影遮擋現象,小功率組串逆變器的多路 MPPT 功能,能夠在光伏組 件出現部分陰影遮擋時,自動實現最大功率電跟蹤,保持較高的發電量。
微型逆變器:適用于小型戶用光伏電站。微型逆變器指的是將并網逆變器直接與 單個光伏組件集成,為每個光伏組件單獨匹配一個具備直流轉換功能和最大功率 點跟蹤的逆變器模塊,在每塊組件端直接輸出交流電,其優點是可以對每塊組件 進行獨立的 MPPT 控制,能夠大幅提高整體效率,同時也可以避免集中式逆變器 具有的直流高壓、弱光效應差、木桶效應等,最大限度的降低串聯失配,提高光 伏發電量。
組串式逆變器以多重優勢逐步成為當前市場主流。1995 年,逆變器問世之初主要 是為了配合當時的小型光伏電站系統,因此早期逆變器都是組串式逆變器。2002 年,隨著電站容量的不斷增加,出于經濟性考慮,SMA 推出了首臺集中式逆變器, 在大型地面電站中廣泛推廣,集中式逆變器以其低成本優勢逐步成為市場主流。 2014 年,隨著地面電站地形類型的多樣化和分布式電站的崛起,華為宣布開拓光 伏逆變器業務,主打組串式逆變器產品,隨著技術的不斷進步,組串式逆變器與 集中式逆變器成本不斷縮小,市場份額不斷提升。
2016 年,市場上逆變器以集中式逆變器為主,集中式占比 63%,組串式占比 32%, 預計到 2021 年,組串式逆變器后來居上,市場占有率提升為 68%,集中式逆變器 占比下降至 29%,多種優勢使得組串式逆變器重新占據主流市場。
組串式逆變器優勢:
(1)應用場景廣泛。早期的大型地面電站,主要以集中式逆變器的應用為主,隨 著電站類型的日益多樣化以及工商業及戶用分布式光伏的快速發展,為組串式逆 變器帶來市場增量,廣泛的應用場景助力組串式逆變器市場占比不斷提升。
(2)技術不斷成熟。2016 年以前組串式逆變器 60kW 以下為主流產品,隨著電 力電子技術的進步和散熱技術的進步,組串式逆變器的單機功率呈增大趨勢,各 大企業相繼推出 1500V,225kW 以上的組串式逆變器,通過提升電壓、減小輸出 電流來有效降低逆變器至變壓器連接電纜上的線纜損耗,起到提質增效的作用。 組串式逆變器在地面電站中的競爭力不斷增強。
(3)成本快速下降。相比與集中式逆變器,組串式逆變器的主要劣勢在于初始投 資大,設備成本高。隨著技術的不斷成熟,近年來串式逆變器的單瓦成本迅速下 降,逐漸接近于集中式逆變器的成本,進一步提升了組串逆變器市場競爭力。
(4)多路 MPPT 優勢突出,更高發電量獲電站投資者青睞。MPPT 全稱是最大 功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking)控制器。由于光伏組件受到外界光 照強度及環境等因素的影響,其輸出功率是不斷變化的,MPPT 能夠實時偵測光 伏組件發電電壓,并追蹤最高發電功率。組串式逆變器先逆變、再匯流,相對于 集中式逆變器來說,具備多路 MPPT 跟蹤功能,能夠有效保障每一個光伏整列的 最高輸出功率,當出現陰影遮擋情況時,能夠減少失配損失,從而保障電站更高 的發電量,越來越多的獲得電站投資者的青睞。
儲能在新型能源系統中的地位日漸突出,儲能變流器發揮關鍵作用。儲能系統 (Energy Storage System,簡稱 ESS)是一個可完成存儲電能和供電的系統,具有 平滑過渡、削峰填谷、調頻調壓等功能??梢允固柲?、風能發電平滑輸出,減 少其隨機性、間歇性、波動性給電網和用戶帶來的沖擊;通過谷價時段充電,峰 價時段放電可以減少用戶的電費支出;在大電網斷電時,能夠孤島運行,確保對 用戶不間斷供電。標準的儲能系統包含電池系統(儲能電池和 BMS)、儲能變流 器(PCS)、熱管理系統、消防系統、數據監測和分析平臺。
儲能變流器(Power Control System,簡稱 PCS)可控制蓄電池的充電和放電過程, 進行交直流的變換,在無電網情況下可以直接為交流負荷供電。PCS 由 DC/AC 雙 向變流器、控制單元等構成。PCS 控制器通過通訊接收后臺控制指令,根據功率 指令的符號及大小控制變流器對電池進行充電或放電,實現對電網有功功率及無 功功率的調節。PCS 控制器通過 CAN 接口與 BMS 通訊,獲取電池組狀態信息, 可實現對電池的保護性充放電,確保電池運行安全。
光儲一體化將成未來逆變器發展趨勢。光儲一體化智能逆變器可以實現光伏電池 板和儲能蓄電池同時接入電網運行,并通過對電池板和蓄電池的協調管理,實現 最大功率并網發電、功率可調度并網發電和離網運行三種工作模式。光儲一體逆 變器適配光儲系統,有效提升發電利用率,是行業未來整體趨勢。(報告來源:未來智庫)
3、競爭格局:中國光伏逆變器完成出海替代,二線企業異軍突起
光伏裝機規模快速增長,全球逆變器市場集中度不斷提高。2012-2017 年是全球新 增光伏新增裝機量快速提升的時期。在這一段時期內,光伏逆變器的市場集中度也不斷提升。逆變器市場 CR3 從 2012 年的 33%提升至 2017 年的最高 48.6%, CR10 從 2012 年的 47.5%提升至 2016 年最高 76.1%。2017-2019 年,受中國“531” 政策的提出,全球新增裝機量開始放緩,全球逆變器市場集中度保持平穩狀態。 2020 年受到全球疫情影響,中國企業出海加速,頭部企業出貨規模擴大,行業集 中度再次提升,CR10 達到 79.6%。
中國光伏后來居上,逆變器雙龍頭格局形成。全球光伏的發展起源于歐美發達國 家,2010 年以前中國光伏裝機在全球裝機中的占比不到 1%,早期歐美國家幾乎 壟斷了全球逆變器市場。2010 年起,隨著中國光伏行業原材料的國產替代以及“金 太陽”工程的啟動,國內裝機開始迅速增加,以陽光電源為代表的中國逆變器企業 開始迅速崛起。2013 年,華為宣布進軍光伏逆變器行業,并迅速開始搶占全球逆 變器市場份額,僅用兩年時間出貨量躍居全球第一。隨著國內逆變器企業的躍起 , 西門子、施耐德、ABB 等海外企業逐步推出逆變器市場,德國老牌逆變器企業 SMA 的市場份額也不斷縮減。根據伍德麥肯茲數據,2020 年全球逆變器出貨排名中, 華為以 23%的市場份額占據第一,陽光電源以 19%的市場份額緊隨其后,逆變器 雙龍頭格局形成。
成本優勢+品質提升,國產逆變器出海加速。近年來,國產逆變器技術成熟度不斷 提升,產品質量及性能與海外逆變器廠家的差距不斷縮小,在低成本優勢助力下, 國產逆變器在海外市場的滲透率不斷加速。從國內外企業逆變器單價對比來看, 國內企業陽光電源、固德威、古瑞瓦特單瓦售價約 0.3-0.4 元/W,海外 SMA 售價 0.57 元/W,扎根美國市場的 SolarEdge、Enphase 售價分別為 0.78 元/W、2.20 元 /W,遠遠高于國產逆變器售價。2020 年全球疫情加速了國產逆變器出海,根據海 關總署數據,2018-2021 年國內逆變器出口金額分別為 122/190/240/331 億元,同 比增長 21%/56%/26%/40%,顯著高于海外光伏裝機增長速度。2019 年國內逆變器 市場份額在 55%,目前全球前十逆變器廠家中,有六家企業來自中國,未來隨著 國產逆變器在海外市場的認可度提高,國產逆變器市場份額有望進一步提升,到 2025 年國內逆變器市場份額有望提升至 75%。
戶用光伏逆變器市場競爭激烈,二線企業異軍突起。根據應用場景的不同,逆變 器市場可分為地面電站市場和戶用市場。地面電站用戶在進行逆變器選擇時往往 更注重供應商的公司規模、銷售業績、公司信譽以及過往成功的大型項目經驗, 因此對于二線廠家來說,進入壁壘較高。而戶用逆變器市場的終端客戶群體決定 了其具有 To C 的屬性,更加注重的是逆變器公司的產品品質,服務能力以及品牌 價值,戶用市場相對來說較為分散,這就為二線小型逆變器廠家提供了充分的進 入空間。從 2012-2020 年逆變器出貨量數據來看,二線企業異軍突起,腰部企業 競爭激烈。未來隨著海外戶用市場的持續高增長以及國內整縣光伏屋頂計劃的推 動,具備渠道,品牌和產品競爭力的企業盈利能力將進一步提升。
海外戶用儲能市場空間已經打開,差異化產品搶占藍海市場。海外戶用光儲滲透率持續提升,主要原因一是天然氣價格上漲導致居民用電成本增加,戶用光儲成 本競爭力增強,成為最佳替代發電方式;二是美國,澳大利亞地區地廣人稀,居 民分散電網老化,用電可靠性,安全性較弱,越來越的居民開始安裝戶用光儲系 統,實現自發自用,在節省用電成本的同時保障用電可靠性。在美國、歐洲市場 的共同拉動下,全球戶用儲能裝機份額將會保持高速增長,2025 年全球裝機量預 計將達到 20.16GWh,2021-2025 年 CAGR 達到 40%,以德業為代表的逆變器行 業新進入者,通過低功率戶用儲能的差異化產品,迅速打開海外戶儲市場。
4、重點公司分析
投資分析:(1)地面電站和大 型儲能 PCS 龍頭陽光電源,下游客戶粘性較強,光儲協同下逆變器及儲能系統出 貨快速增長;(2)組串逆變器小龍頭固德威、錦浪科技,戶用光伏滲透率提升下 持續享受行業紅利,同時持續擴大業務邊界,增強業務穩定性。
4.1、陽光電源
風光儲電氫,五大賽道同步發展。公司業務主要包括光伏逆變器,風電變流器、 儲能系統、新能源汽車驅動系統,氫能五個賽道,均為高景氣發展賽道。截止到 2021H1,公司逆變器累計出貨達到 182GW, 成為公司支柱業務。未來公司將緊抓碳 中和背景下能源轉型機遇,加強風電,儲能等業務協同,五大業務同步發展。
保持地面電站市場領先地位,加強分布式市場渠道拓展。公司逆變器產品市場占 有率全球第一,預計 2021/2022 年公司光伏逆變器出貨量將達到 47GW/66-70GW, 其中分布式裝機量將顯著提升,在保持光伏地面電站領先地位的同時,快速搶占 新增分布式裝機市場。
“無電芯”儲能系統戰略,儲能業務翻倍增長。儲能系統具有削峰填谷的作用, 能夠有效平滑風電光伏的出力曲線,減少棄風棄光,同時保障電網運營穩定性, 新能源+儲能將是未來能源供給的重要方式。公司抓住儲能行業高速發展的契機, 發揮公司在電力電子設備方面的長處,走“無電芯”儲能系統戰略,發力家庭和工 商業儲能系統,推出 5-10kW/9.6-102.4kWh 家庭儲能系統和 50kW-1MW/2-5h 分布 式儲能系統,已在全球市場得到批量應用。
4.2、固德威
并網逆變器貢獻主要營收,儲能逆變器快速增長。公司 21H1 逆變器出貨量約為 23.85 萬臺。其中并網逆變器出貨量約為 21.75 萬臺,占比約 91.19%;儲能逆變 器出貨量約為 2.10 萬臺,占比約 8.81%,預計 21 年全年并網逆變器出貨量約 45 萬臺,儲能逆變器 5 萬臺,儲能在出貨結構中的比例提升至 15%,出貨結構優化 有望進一步提升盈利能力。
逆變器產品種類齊全,產能持續擴張。公司逆變器產品種類齊全,全面覆蓋戶用、 扶貧、工商業以及大型電站需求。組串式光伏并網逆變器涵蓋 0.7-250kW 功率范 圍,全面滿足各種類型光伏組件和電網并網要求。光伏儲能逆變器涵蓋 2.5-10kW 單機功率范圍,并提供微電網、工商業儲能等系列解決方案。公司廣德二期 50 萬 臺逆變器項目正在建設中,項目建成后將進一步提升公司產能。
由單一新能源電力電源設備企業向綜合能源互聯網轉型。公司正在從單純的新能 源電力電源設備企業向具備發電監測、光伏儲能、調節電力需求的波峰波谷、負 載用電需求數據收集功能的能源互聯網方向發展。
4.3、錦浪科技
以分布式組串式逆變器起家,堅持“國內與國外市場并行發展”全球化布局。公 司主要產品組串式逆變器包括從 2G 到 5G 的單相和三相系列,功率覆蓋 0.7- 230kW,產品覆蓋范圍廣。同時,公司積極開拓美國、英國、荷蘭、澳大利亞、墨 西哥、印度、巴西以及東南亞等全球主要市場,已經和亞洲、歐洲、美洲及澳洲 等多個國家和地區的優質客戶形成長期穩定的合作關系。
訂單需求無虞,市占率有望進一步提升。22 年 Q1 受戶用光伏需求高增長支撐, 公司戶用光伏逆變器出貨有望創歷史新高。公司訂單量飽滿,全年銷量主要受限于原材料供給,IGBT 的供給量將決定公司全年出貨量。預計公司市場占有率能夠 從有望進一步提升。
開拓地面電站市場,國內央企集采實現零突破。在保障戶用分布式市場穩定增長 的前提下,公司不斷加強地面電站市場的開發,于 2022 年 2 月中標國電投集采項 目,實現與央企合作零突破,為后續公司進軍地面電站市場打開良好開端。
4.4、德業股份
渠道建設+品牌影響力,傳統業務穩步發展。公司業務包含熱交換器業務,環境電 器業務及逆變器業務三大板塊。熱交換器方面深度綁定行業龍頭美的空調,同時 加大新客戶開發力度,有效提升公司產品銷量。環境電器方面,不斷加強渠道建 設和品牌影響力,線上線下同步發展,提升產品銷量,打造業績護城河。
差異化市場產品戰略,逆變器業務乘風起航。公司 2017 年進入逆變器業務,通過 差異化市場戰略,產品以戶用光伏儲能為主,主要銷往海外。相對于國內客戶, 海外客戶對產品的價格接受度更高,產品溢價高,價格敏感性更低,毛利率更高。 公司依賴自身多年的小家電業務經驗,在供應鏈方面加強業務協同,具備較強的 成本控制和海外市場拓展的能力,2017 年進入逆變器業務以來,公司海外市場迅 速打開,2021H1 公司逆變器銷售 13.19 萬臺,其中組串逆變器銷售 6.83 萬臺,儲 能逆變器 2.62 萬臺,微型逆變器 3.74 萬臺,保持高速增長。逆變器業務有望成為 公司新的利潤增長點。
(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)
精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站